Krüogeensete pumpade kasutusnäide ultra kõrgvaakumahjus

Krüogeensete pumpade kasutusnäide ultra kõrgvaakumahjus

Rohkem kui kümme aastat tagasi hakkasime krüogeenset pumpa ja kuiva pumba õlivaba süsteemi rakendama vaakumitehnoloogiaga seotud protsessiseadmetes, et saada rahuldava mõjuga ultra-kõrgvaakum. See katse rakendab krüogeense pumba, mis on kiire, puhas ja usaldusväärne, vaakumahju ainulaadseid eeliseid. Krüogeenne pump on ühendatud vaakumsüsteemi, et saavutada puhas ultra-kõrge vaakumkeskkond. Käesolevas dokumendis tutvustatakse krüogeensete pumpade kasutamist ultra kõrgvaakumahjus. Krüogeensete pumpade vaakumsüsteemi disainiidee, peamine konfiguratsioon ja vaakumsüsteemi tähelepanu vajavad küsimused, kriogeense pumba valik ja arvutamine on toodud rõhutatult. Sellel on võrdlusväärtus sarnase vaakumahju uurimiseks ja arendamiseks ning krüogeensete pumpade rakendamiseks. Kontrollides rangelt kõiki uurimis- ja arendustegevuse seoseid, puhastades, degaseerides ja küpsetades vastavalt ülima kõrgvaakumi spetsifikatsioonile saavutas vaakumahju lõplik rõhk 2 10-7pa, suurendades tavapärase vaakumahju piirrõhku peaaegu järjestuses suurusjärgus. Viimastel aastatel on pooljuhtide tööstuses kasutusele võetud ja laialdaselt kasutusel naftavabad vaakumpumbad. Seetõttu on krüogeensete pumpade ja kuivpumba poolt esindatud õli- vaba ultra-kõrgvaakumi kogumise süsteemi pooljuhtide elektroonilises tehnoloogias, optilise katte- ja kosmosesektoris laialdaselt edendatud.

Madalatemperatuuri kaudu alandades pumba pinna temperatuuri alla 20 K, võib madalama keemistemperatuuriga gaasi kondenseerida pumba pinnal ja eraldada suure koguse gaasi. Madala temperatuuriga pumpamispinna kasutamine on kondenseeritud gaasipump, mida nimetatakse krüogeenseks pumbaks või kondensatsioonipumpaks. See on seade, mis kondenseerib, adsorbeerib või kondenseerib + adsorbeerib gaasi pärast madala temperatuuriga keskkonna kasutamist, et vähendada pinna temperatuuri, et vähendada pumbatud ruumi rõhku ja saada või säilitada vaakumi olek.

Täieliku pumpamise süsteemina koosneb krüogeenne pump kahest osast, põhikere on vaakumpumba korpus ja teine osa on kompressor. Nüüd on laialdaselt kasutatud krüogeensete pumpade külmik, selle südamik on krüogeenne külmik. Põhivool on järgmine: esiteks surutakse heeliumi kõrge temperatuuri ja rõhuni; Seejärel jahutatakse see soojusvahetiga toatemperatuurini heeliumiks. Puhastatud kõrge puhtusastmega heeliumi paisutatakse seejärel silindris adiabaalselt, et saada madalal temperatuuril heeliumiks. Kui tsükkel jätkub, jahutatakse heelium ja muutub külmutusvahendiks - kriogeenne heelium.
Krüogeensete pumpade valikul on järgmised eelised:
(1) puhas, puhas ilma õli, pumpamise ulatus lai, võib kiiresti saada ideaalne ultra-kõrge vaakum keskkond;
(2) võrreldes teiste sama läbimõõduga vaakumpumpadega on krüogeensel pumbal suurem pumbamiskiirus, eriti veeauru eraldamise võime;
(3) ei ole valikut pumbata gaasi, lisandiosakesi ja ei mõjuta süsteemi tööd;
(4) saab paigaldada mis tahes nurgale, liikuvaid osi ei ole, ei ole vaja pumpa, töö- ja hoolduskulud on madalad;
Kokkupuude atmosfääriga avaldab süsteemile väikest mõju, pärast seda, kui kompressori vesi võib olla enesekaitse, nii et see võib teostada järelevalvet.

Vaakumsüsteemi projekteerimine

Vaakumahju krüogeensete pumpade süsteemi valimisel on suurim probleem lahendada soojuskoormust. Vaakumahju soojuskoormus pärineb peamiselt kolmest aspektist:
(1) soojuskiirgus ahju poolelt;
(2) viskoosne vool, gaasimolekulid kannavad soojust;
(3) soojuse juhtimine ja kiirgus soojus pumba suu torust.

Krüopump töötab molekulaarse voolu olekus, soojusallikat ii saab ignoreerida. Soojusallikat () saab eemaldada vee jahutusstruktuuri lisamisega. Kujunduses käsitletakse ahju korpuse soojuskoormuse mõju krüogeensele pumbale. Vaakumahjus valitakse mitmekihiline metallist reflektor. Vaakumahjude soojendustemperatuur on 1300 ℃ , kõrgeim kogu disain 6 kiht peegeldava ekraani, molübdeeni kaste ekraani 3 kihti, ülejäänud kihid valitakse roostevabast terasest reflektori ekraanile. Teoreetiliselt on soojendaja konteineri seinale kiirguse temperatuuri kaudu umbes 200 ℃ , temperatuur tõuseb aeglaselt. Enamikul juhtudel võib madala temperatuuriga pump sisaldada 90 ° küünarnuki, et vältida ja vaakumkambrit läbi viia, vähendatakse see veelgi pumba soojuskoormusele, mis on soojuskiirguse vähendamine kõige lihtsam ja tõhusam meetod. Molekulaarse voolu olekus võib eirata konvektsioonijuhendi küünarnuki mõju, mis on efektiivsem kui ultra-kõrge vaakumsüsteemi deflektor. Selleks, et veelgi vähendada soojusjuhtivuse ja kiirguse mõju krüogeensele pumbale, konstrueeriti küünarnukile vee jahutamise struktuur. Vaakumsüsteemi struktuur on näidatud joonisel fig.

Joonis fig. 1 vaakumsüsteemi struktuuri skeem

Ideaalse kõrgvaakumi saamiseks ja samal ajal redundantsuse tehnoloogia kasutamiseks kavandasime paralleelselt molekulaarse pumbaüksuse ja krüogeensete pumpade vaakumsüsteemi. Molekulaarse pumba ühikut saab kasutada süsteemi eelpumpamisena, nii et kui krüogeenset pumpa jahutatakse, võib see töötada otse molekulaarse voolu olekus.

Lisaks, kui vaakumkambril on suur hulk õhku, saab selle õigeaegselt lülitada õhu eraldamiseks molekulaarse pumba juurde, mis ei saa mitte ainult pikendada krüogeensete pumba pumpamise küllastusaja, vaid ka säästa regenereerimisaega. Molekulaarne pump ja krüogeensed pumbad on ühendatud pneumaatilise ultra-kõrge vaakumventiili ja vaakumkambriga. Tagamaks, et süsteem on õli puhastuseta ja krüogeensete pumpade pumpamise eeliste täielikuks täitmiseks valitud, valitakse puhas õlivaba magnetiline levitatsioonimolekulaarne pump, esipumba jaoks valitakse vortex-kuivpump ja kuiv pumpa kasutatakse ka õhu eraldamiseks krüogeense pumba regenereerimise ajal. Vaakumsüsteemi skemaatiline diagramm on esitatud joonisel 2.

Joonis fig. 2 vaakumsüsteemi skemaatiline diagramm

Kui molekulaarse pumba üksus ja kompressor käivitatakse samal ajal, siis umbes 120 minuti pärast alandatakse krüogeense pumba sekundaarset külma pea toatemperatuurilt alla 15 K (saab avada krüogeensete pumpade klapi ukse). Praegusel ajal võib vaakumahju süsteemi vaakumi tase jõuda 10-5pa-ni, nii et krüogeensed pumbad saavad alustada kõrgvaakumist otse.

Tabel 1 vaakumsüsteemi põhikonfiguratsiooni järeldused

See seadmestik on tüüpiline keskmise suurusega vaakumahju komplekt, mida rakendatakse difusioonkeevitusprotsessis ultra-kõrgvaakumi tingimustes. Soojusvõimsus ja pindala on mõlemad suuremad kui sama spetsifikatsiooniga kuumtöötlusahi, millel on kõrgem automatiseerimisaste. Krüogeensete pumpade konfiguratsioon võib anda täiusliku panuse oma märkimisväärsetele eelistele. Vaakumahju katserõhk on 2 10-7 Pa (külm ja tühi) ning rõhu tõus on 0,002 Pa / h. Indeks on parem kui tavaline kõrgvaakumahi. Praegu sõltub kodumaiste krüogeensete pumpade kasutamine peamiselt impordist ja teised sama kaliibriga pumbad, hind on samuti suhteliselt kallis. Siiski on sellel siiski suured eelised kõrge puhta protsessikeskkonna, puhta õlivaba vaakumi ja ultra-kõrgvaakumi valdkonnas ning krüogeenne pump ei ole halvem kui teised pumbad teeninduskulude ja kasutusea poolest. Kodused krüogeensete pumpade uurimis- ja arendustegevus on endiselt küps, eriti kompressoritehnoloogia, ootab kodumaise puhta vaakumpumba tööstuse kasvu.